(57)【要約】【課題】半導体デバイスの製造過程の欠陥検査装置において従来にはない精度の良い欠陥検査を実現することできるパターンを有するオーバーレイ検査用のオーバーレイマークを提供する。【解決手段】電子線を用いて基板上に形成されたマークでオーバーレイを検査するためのオーバーレイマーク１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄあって、レジスト下層のマークと、レジストのマークとが、異なる形状又は同一形状のパターン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの集合体によって構成されることを特徴とするオーバーレイ検査用オーバーレイマーク【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を用いて基板上に形成されたマークでオーバーレイを検査するためのオーバーレイマークあって、レジスト下層のマークと、レジストのマークとが、異なる形状又は同一形状のパターンの集合体によって構成されることを特徴とするオーバーレイ検査用オーバーレイマーク。
【請求項２】
電子線を用いて基板上に形成されたマークでオーバーレイを検査するためのオーバーレイマークあって、レジスト下層のマークは複数の細線から構成されたパターンであり、レジストのマークは微少な点の集合体によって構成されたパターンであることを特徴とするオーバーレイ検査用オーバーレイマーク。
【請求項３】
電子線を用いて基板上に形成されたマークでオーバーレイを検査するためのオーバーレイマークあって、レジスト下層のマークは微少な点の集合体によって構成されたパターンであり、レジストのマークは複数の細線から構成されたパターンであることを特徴とするオーバーレイ検査用オーバーレイマーク。
【請求項４】
被調査対象レンズに対応して配置された複数のマークからなるレンズ収差調査用マークであって、各マークが異なる形状又は同一形状のパターンの集合体によって構成されていることを特徴とするレンズ収差調査用マーク。
【請求項５】
半導体製造工程において基板上に形成された請求項１ないし３のいずれか１項に記載のオーバーレイ検査用オーバーレイマークを用いて、少なくともレイヤー間の目合わせ検査工程、露光装置のマスクの位置合わせ工程のいずれか一つを備えた半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオーバーレイ検査用のオーバーレイマーク及びレンズ収差調査用マークに関し、詳細には、例えば、半導体製造工程の欠陥検査等で行われる、光を用いたオーバーレイ検査だけでなく電子線を用いてオーバーレイ検査するのにも適したパターンを有するオーバーレイマーク、及びレンズの収差を調査するのに適したレンズ収差調査用マークに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造分野或いは光学装置の分野では、光を使って、オーバーレイマークにより、実際のデバイスパターンの転写アライメントの検査や、露光装置のレンズ収差の検査及び調査を行って来た。しかし、露光用の光等、光による検査では、光の波長の問題から、小さなオーバーレイマークやより微細な線によるオーバーレイマークによる検査は不可能になりつつある。
また、オーバーレイマークの大きさと実際のデバイスパターンの大きさでは、大きさに差があり、この差によって、オーバーレイマークによるアライメントと、実際のデバイスパターン上でのアライメントとがずれてしまうことがある。しかし、光を用いた現状のオーバーレイ検査装置では、このオーバーレイマークによるアライメントと、実際のデバイスパターン上でのアライメントとのずれを補正する手段がなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記したように、光によるオーバーレイ検査においては、オーバーレイマークと実際のデバイスパターンとではパターンの大きさが違うために、光ではコマ収差の影響を受けてしまい、オーバーレイマークでは位置合わせが許容誤差内に入るが、実デバイスパターンではずれて露光されてしまう場合が多々ある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体デバイスの製造過程の欠陥検査装置において従来にはない精度の良い欠陥検査を実現することできるパターンを有するオーバーレイ検査用のオーバーレイマークを提供することである。
本発明の他の目的は、電子線を用いることで、光によるオーバーレイ装置より微細なパターンの検査が可能であることから、オーバーレイマークによるアライメントと、実際のデバイスパターン上でのアライメントとのずれを少なくし、このオーバーレイマークによるアライメントと、実際のデバイスパターン上でのアライメントとのずれを補正することを可能とする電子線に適したオーバーレイマークを提供することである。
本発明の別の目的は、レンズの収差を調査するのに適したパターンを有するレンズ収差調査用マークを提供することである。
本発明の更に別の目的は、精度の良いオーバーレイ検査を実行できる検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本願の一つの発明によれば、電子線を用いて基板上に形成されたマークでオーバーレイを検査するためのオーバーレイマークあって、レジスト下層のマークと、レジストのマークとが、異なる形状又は同一形状のパターンの集合体によって構成されることを特徴とするオーバーレイ検査用オーバーレイマークが提供される（請求項１）。
本願の他の発明によれば、電子線を用いて基板上に形成されたマークでオーバーレイを検査するためのオーバーレイマークあって、レジスト下層のマークは複数の細線から構成されたパターンであり、レジストのマークは微少な点の集合体によって構成されたパターンであることを特徴とするオーバーレイ検査用オーバーレイマークが提供される（請求項２）。
本願の別の発明によれば、電子線を用いて基板上に形成されたマークでオーバーレイを検査するためのオーバーレイマークあって、レジスト下層のマークは微小な点の集合体によって構成されたパターンであり、レジストのマークは複数の細線から構成されたパターンであることを特徴とするオーバーレイ検査用オーバーレイマークが提供される（請求項３）。
本願の更に別の発明によれば、被調査対象レンズに対応して配置された複数のマークからなるレンズ収差調査用マークであって、各マークが異なる形状又は同一形状のパターンの集合体によって構成されていることを特徴とするレンズ収差調査用マークが提供される（請求項４）。
本願の更に別の発明によれば、電子線を用いて試料のオーバーレイ検査を行う検査装置であって、前記試料を保持する保持機構と、前記保持機構を搭載していて少なくとも一方向に移動可能なステージと、前記試料に向けて電子線を照射する電子を発生させる電子線源と、前記電子線源から発生した電子線を前記試料に照射するために前記電子線を前記試料に導く第一の電子光学系と、前記試料から発生した電子を検出する検出器と、前記電子を前記検出器に導く第二の電子光学系とを備え、前記レジスト下層のマークと、レジストのマークとが、異なる形状又は同一形状のパターンの集合体によって構成されることを特徴とするオーバーレイ検査装置が提供される。
【発明の効果】
【０００５】
上記したように、本発明においては、半導体デバイスの製造において、オーバーレイの検出することができ、もって、半導体デバイス製造における精度のよい欠陥検査装置を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１（Ａ）ないし（Ｄ）において、オーバーレイマークの基本構成が示されている。図１（Ａ）に示されるオーバーレイマーク１００ａは、ドットすなわち点１０１ａの集合、より詳しくは、例えば長さＬａの線状に配置された多数のドットが複数列（この実施形態では４列）から成るパターン１０２ａを四角状にすなわち図１（Ａ）において上下左右に配置して構成されている。また、図１（Ｂ）に示されるオーバーレイマーク１００ｂは、所定の長さＬｂの直線状のライン１０１ｂが複数（この実施形態では４本）から成るパターン（ラインアンドスペース・パターンとも呼ぶ）１０２ｂを四角状にすなわち図１（Ｂ）において上下左右に配置して構成されている。オーバーレイマーク１００ａのドットの列は４本に限られず、２本又は３本でも或いは５本以上でもよく、また、オーバーレイマーク１００ｂの直線状のラインの数も２本又は３本或いは５本以上でもよい。図１（Ｃ）に示されるオーバーレイマーク１００ｃは、例えば長さＬｃの単一の直線状のライン（孤立ライン）１０１ｃから成るパターン（孤立パターン）１０２ｃを図１（Ｂ）と同様に四角状に配置して構成されている。また、図１（Ｄ）に示されたオーバーレイマーク１００ｄは、点すなわちドット１０１ｄを多数個を１本の直線状（例えば長さＬｄ）に配置したパターン（孤立パターン）１０２ｄを図１（Ｃ）と同様に四角状に配置して構成されている。これらのオーバーレイマークは、それぞれ、半導体製造過程において、各レイヤー毎に構成される製品パターンが異なる場合には、製品パターンに応じたオーバーレイマークを用いることで、オーバーレイマークによる位置合わせと実際の製品上での位置合わせのズレを少なくすることが出来る。
【０００７】
例えば、下層へのコンタクト（ここでコンタクトとは下層に形成された電子配線への電気的接続を意味し、以下同じ）や基板へのコンタクトを行うレイヤーのように下層に対してビアを形成するビヤレイヤー（或いはホールコンタクトレイヤーとも呼ぶ）では、そのビヤレイヤーに構成されるパターンはドットが主となる。この場合下層のレイヤーに形成されるオーバーレイマークとは別に下層へのコンタクトや基板へのコンタクト行うビア（ホールコンタクト）レイヤーに形成されるオーバーレイマークはドットによって構成する。
一方、下層のレイヤーに形成される電子回路のパターンがメタル配線のようにラインアンドスペースが主体となる場合、そのレイヤーに形成されるオーバーレイマークもラインアンドスペース・パターンで構成されているので、どちらも、製品パターンに即した光学レンズ部分を通過することになり、それぞれのレンズによる収差の影響が同じなので位置合わせ精度が向上することになる。
また、イオン注入工程や、多結晶シリコンのパターニング工程でも、そのマスクのパターンを構成する形状によって、もっとも目合わせ誤差（ここで目合わせ誤差とは、上下２層間の位置合わせ誤差でマーク同士のずれ量を言う）の少ないパターンで構成されたオーバーレイマークを利用する。
また、レンズ収差が事前にわかっている場合には、孤立パターンを用いてもよい。その理由は、レンズの収差が予めわかっていない場合は、オーバーレイマークも小さいパターンを含んでいてレンズの外周部分の収差の影響を反映できるパターン（レンズの収差の影響はパターンの大きさによって変わり、小さいパターンでは散乱角が大きく、レンズの外周部分の収差の影響を強く受けるが、大きいパターンではレンズの中心付近の収差の影響を強く受ける）でなければならないが、収差がわかっている場合にはその必要がないので、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示されるような単一のライン或いは直線状に配置されたドットの集合からなるパターン（孤立パターン）或いは以下で説明する小さなパターンを含まないパターン（図１（Ａ）及び（Ｂ）に示される）で構成されていてもよい。
【０００８】
図２において、下層レイヤーと上層レイヤーが同じパターンで構成される場合のオーバーレイマークの組合せを示す。図２（Ａ）は、図１（Ａ）に示されるパターン１０２ａを４個四角状に配置したオーバーレイマーク１００ａと、そのパターンとは形状が同じでサイズが小さい（この例ではドットの配列の長さが短くかつ列の数が少ない）パターン１０４ａをその内側に４個四角状に配置して構成されたオーバーレイマーク１０３ａとの組合せ１０５ａを示す。図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）に示されるパターン１０２ｂを４個四角状に配置したオーバーレイマーク１００ｂと、そのパターンとは形状が同じでサイズが小さい（この例では直線状のラインの長さが短くかつラインの本数が少ない）パターン１０４ｂをその内側に４個四角状に配置して構成されたオーバーレイマーク１０３ｂとの組合せ１０５ｂを示す。また、図２（Ｃ）は、点すなわちドットを多数個１本の直線状に配置した配列長さが大小異なるパターン１０２ｄ、１０４ｄを４個、また、図２（Ｄ）は、単一の直線状のライン（孤立ライン）から成る長さが大小異なるパターン１０２ｃ、１０４ｃ４個を内外に配置したオーバーレイマークの組合せ１０５ｄ及び１０５ｃを示す。上記組合せにおいて、内側の小さいパターンで構成されているオーバーレイマーク１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを上層のレイヤーに形成した場合、大きいパターンで構成されているオーバーレイマーク１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを下層のレイヤーに形成するが、その逆でも良い。
【０００９】
図３ないし図８において、外側のオーバーレイマークと内側のオーバーレイマークとが異なるパターンで構成されている組合せ１０５ｅないし１０５ｐの例が示されている。この例においても内側の小さいオーバーレイマークを上層のレイヤーに形成する場合には、外側の大きいオーバーレイマークを下層のレイヤーに形成するが、その逆でも良い。各オーバーレイマークを構成するパターンは前記図１及び図２に示されたパターンの形状と同じであるから、その詳細な説明は省略する。
例えば、外側を下層レイヤー、内側を上層レイヤーとすると、図３（Ａ）は、ビア等を形成したレイヤーの上に配線等ラインアンドスペースを形成する場合のオーバーレイマーク組合せ１０５ｅを示し、図３（Ｂ）は、ラインアンドスペースを形成したレイヤーの上に配線等ビア等を形成する場合のオーバーレイマーク組合せ１０５ｆを示す。
図４（Ａ）は、ビア等を形成したレイヤーの上に配線等ライン等孤立配線（単一の線状の配線）を形成する場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｇを示し、図４（Ｂ）は、孤立配線等を形成したレイヤーの上にビア等を形成する場合のオーバーレイマーク組合せ１０５ｈを示す。
【００１０】
図５（Ａ）は、孤立配線等を形成したレイヤーの上にラインアンドスペース等のパターンから成る場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｉを示し、図５（Ｂ）は、ラインアンドスペース等を形成したレイヤーの上に孤立配線等を形成する場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｊを示す。
また、図６（Ａ）は、孤立したビア等を形成したレイヤーの上にラインアンドスペース等を形成する場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｋを示し、図６（Ｂ）は、ラインアンドスペース等を形成したレイヤーの上に孤立したビア等を形成する場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｌを示す。
更に、図７（Ａ）は、孤立したビア等を形成したレイヤーの上に孤立配線等を形成する場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｍを示し、図７（Ｂ）は、孤立配線等を形成したレイヤーの上に孤立したビア等を形成する場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｎを示す。
更にまた、図８（Ａ）は、孤立したビア等を形成したレイヤーの上にビア等を形成する場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｏを示し、図８（Ｂ）は、ビア等を形成したレイヤーの上に孤立したビア等を形成する場合のオーバーレイマークの組合せ１０５ｐを示す。
【００１１】
オーバーレイマークを構成するパターンの形状は、実際のデバイスを構成するパターンの形状とほぼ同じサイズであり、パターンが複数の細線（以降  Ｌ＆Ｓ）で構成される場合はその細線の線幅（ハーフピッチ）が３０００ｎｍから1ｎｍ、好ましくは、１０００nｍから１００ｎｍ、より好ましくは７００ｎｍから２００ｎｍであり、パターンが複数の点すなわちドットの集合で構成される場合は、そのドットが円形ならば直径が３０００ｎｍから１ｎｍであり、好ましくは直径１０００ｎｍから１００ｎｍ、より好ましくは７００ｎｍから２００ｎｍであり、ドットが正方形ならば一辺の長さが３０００ｎｍから１ｎｍであり、好ましくは一辺の長さが１０００ｎｍから１００ｎｍ、より好ましくは７００ｎｍから２００ｎｍである。点すなわちドットの形状は円形、矩形の他に、三角形、五角形等の多角形でも菱形でも或いは楕円形でもよい。基板上に形成さえるパターンの大きさ（孤立パターンの場合はその長さで、図２以降に示すオーバーレイマークの組合せの場合は外側の大きいパターンの長さ）は、１００μｍから０．０３μｍ、好ましくは３０μｍから３μｍ、より好ましくは２１μｍから６μｍである。
【００１２】
次に、電子ビームを利用した検査装置におけるレイヤー間の目合わせ検査（前述の目合わせ誤差の検査）する場合の実施例を示す。電子ビームを利用した検査装置では、精度良い測定と、早い検査速度の両方を兼ね備えている。
オーバーレイマークを構成するパターンは実際の製品パターンに近いパターンを用いる。オーバーレイマークは、一般的に、図９に示されるように、矩形のダイの四隅の外側に配置される。そして電子線でオーバーレイマークの目合わせを検査する場合、電子ビームを必要に応じた面積でオーバーレイマーク（具体的にはオーバーレイマークを構成するパターン）に照射し、ＣＣＤやＥＢ−ＣＣＤで静止画像として必要なオーバーレイマークに移動しながらステップアンドリピートを繰り返して撮像する。この場合はＴＤＩやＥＢ−ＴＤＩのスチル（still）モードで撮像してもよい。
また、パターン部のみをスキャンして撮像してもよい。この時、ステージ若しくはビームをスキャンしながらＴＤＩやＥＢ−ＴＤＩを用いてパターンを撮像する。
【００１３】
オーバーレイマークは露光装置のマスクの位置合わせ用に用いるほかに、露光装置のレンズの収差を調査し、レンズの特性を知るためにも用いられる。
図１０にレンズと収差の概念図を示す。例えば、図１（Ｃ）や図１（Ｄ）に示されるような孤立パターンから成るマーク（すなわちレンズ収差調査用マーク）の場合は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、レンズの端を通ってくる光が主になるので、レンズのコマ収差をよく反映している。一方、図１（Ａ）及び図１（Ｄ）に示されるような連続した小さなドットの集合のパターンで構成されるマークの場合は、光の一部がレンズの端を通り、レンズのコマ収差の影響を強く受ける。図１１は別のレンズと収差の概念を示す。図１（Ｃ）に示されるパターンでその線幅が太いパターンの場合、全体としてのパターン形状はレンズの中央部を通過することになり、コマ収差の影響は受けにくい。
製品レイヤーでのオーバーレイマークは全てのチップについて行うのではないので、広い面積の電子ビームをパターンに照射し、ＣＣＤやＥＢ−ＣＣＤで静止画像として必要なパターン部に移動しながらステップアンドリピートを繰り返しながら撮像する。この場合はＴＤＩやＥＢ−ＴＤＩのstillモードで撮像してもよい。また、パターン部のみをスキャンして撮像してもよい。
【００１４】
電子ビームを利用した検査装置を用いて露光装置のレンズ収差の分布を測定する場合の実施例について説明する。
図１２はレンズ収差調査のための調査用マークの分布の一例を示す。この例では、調査用マーク１０６は、図１２に示されるように、レンズの中心を中心として放射状に配置されている。各調査用マーク１０６は十字状に示されているが、図１に示されるような四角形状でもよい。ただ、調査用マークを構成するパターンは、図１（Ｃ）に示される単一の直線、或いは図１（Ｄ）に示される直線状に並べられた多数の点すなわちドットの集合（いずれもこの明細書では孤立パターンと呼んでいる）を用いるのが好ましい。そして、調査用マークは、レンズの収差調査に必要な分、必要な間隔で並べられている。この調査用マークを露光装置によって基板上に転写し、その調査用マークのズレ量を検査する事でレンズの収差の分布を調査する。図１２において点線で示される十字状のマーク１０６′は、隣接する調査用マーク１０６のレンズの収差によりずれた像であり、マーク１０６と像１０６′との差がレンズの収差によるずれ量となる。
この場合は、電子ビームを広い面積でパターンに照射し、ステージ若しくはビームをスキャンしながらＴＤＩやＥＢ−ＴＤＩを用いて連続的に撮像する。
【００１５】
以下に、本発明に係るオーバーレイ検査を行う装置の実施形態について説明する。
図１３において、本実施形態のオーバーレイ検査装置が全体を１で示されている。同図において、２は一次電気光学系（以下単に一次光学系）、３は二次電気光学系（以下単に二次光学系）、４は検出系、５は公知の構造の防振台の上に設けられたステージ装置であり、これらはチャンバ１２を画定するハウジング１１内に収納されている。チャンバ１２は図示しない装置により所望の雰囲気、例えば真空雰囲気に制御されるようになっている。
例えばウエハ、基板のような試料（以下この実施形態の説明では試料としてウエハを使用した例について説明する）Ｗは公知の構造、機能を有するステージ装置５のウエハ保持台５１の上に、例えば真空チャック等の公知の手段により取り外し可能に固定されるようになっている。このウエハ保持台５１は直交２軸方向すなわちＸ−Ｙ方向の少なくとも一方向に連続的又はステップアンドリピート式に動くことができるように構成されている。    防振台の防振構造は非接触型軸受けから構成されても良い。
一次電子ビームの照射によりウエハＷの表面からは一次電子ビームのエネルギーに応じて二次電子Ｂ２が発生する。この二次電子は、ウエハの近傍に配置されている電極によって検出器側に所定の運動エネルギーを有するまで加速される。加速された二次電子Ｂ２は先の電界と磁界からなるＥ×Ｂフィルタ又はウィーンフィルタ２８を直進し、二次電気光学系（以下単に二次光学系）３に導かれる。
【００１６】
二次電子は二次光学系３によって写像映像として検出器４１上に結像される。二次電気光学系３を構成する電気的レンズ又は静電レンズ３１は、複数枚の同軸上に配置された開口部を持つ電極、若しくは同軸状に配置された複数の電極群から構成され、これらのレンズが更に複数段に配置される。電気的レンズは、二次電子の持つ画像情報を拡大し、かつ、ウエハＷ上の位置及び表面情報を失わないように、写像情報として、検出器に導く。
検出器４１はＭＣＰ（マルチチャンネルプレート）と蛍光版及びＴＤＩ−ＣＣＤ又はＥＢ-ＣＣＤ若しくはＥＢ−ＴＤＩから構成されている。ＭＣＰで増倍された電子は、蛍光板にて光に変換され、この光信号がＴＤＩ−ＣＣＤに取り込まれ画像信号として出力される。  また、二次電子は直接ＥＢ−ＣＣＤに導入され画像信号に変換されてもよい。
なお、一次及び二次光学系、並びに検出系の各構成要素は公知の構造、機能を有するものであるから詳細な説明は省略する。
【００１７】
ウエハＷを保持するステージ装置５には、検出器がＴＤＩ−ＣＣＤ若しくはＥＢ−ＴＤＩの場合に、連続的に動くことが可能な構造になっている。また、ＴＤＩ−ＣＣＤ若しくはＥＢ−ＴＤＩの場合には、ステージは連続的な動きだけではなく、移動停止を繰り返すことも可能に構成されている。
検出器がＣＣＤ若しくはＥＢ−ＣＣＤの場合はステージは移動停止を繰り返すことも可能である.
ステージの位置は、図示しないが、常にレーザー干渉計によって公知の方法で測定されており、予め指定された目標値とレーザー干渉計にて測定された現在値との比較を行い、その残差に応じて残差を補正する信号を二次光学系３の静電レンズ制御ユニット（図示せず）に送る。ステージの移動、停止又はその間の速度斑、微少振動を、上記静電レンズにて二次電子の軌道を修正することによって補正し、検出器の検出面では常に安定した結像状態になるように補正する補正機構を有している。ステージ装置にはブレーキ（図示せず）が設けられていて、停止時にブレーキを用い停止し、停止中の微振動を抑制し若しくはなくすことも可能である。
【００１８】
検出系４によって得られた電気的画像情報は、図示しない画像処理装置に入力され、そこで信号処理即ち画像解析がおこなわれ欠陥個所の特定と、欠陥の種類を判別し、観測者に知らせると同時に記憶媒体に記憶させる。オーバーレイ検査の場合、下層パターンと上層パターンのＸ方向とＹ方向のそれぞれのズレ量と回転角（θ）のズレ量とを画像解析から算出し、オーバーレイの可否を決定する。
検査はオフライン検査とオンライン検査の両方が選択可能で、オンライン検査の場合検査結果を半導体製造ラインに直接電気信号等信号線を通じてフィードバックすることも可能である。またオフライン検査の場合でも、検査結果を本検査装置の端末から直接入力して半導体製造ラインに電気信号等信号線を通じてフィードバックすることが可能である。半導体製造ラインのホストコンピューターと通信して、検査結果を製造工程の品質管理に用いてもよい。  
【００１９】
図１４に予備環境室６２を複数（ここでは２個）備えた場合の実施形態を示す。検査対象のウエハのロードとアンロードを同時に平行して行ってもよい。更に予備環境室に同時に複数のウエハをストックする機能を有してもよい。この場合ゲート弁操作を少なくすることができ、効率的な検査とロード及びアンロードが可能である。
【００２０】
図１５において、本発明の第２の実施例によるオーバーレイ検査装置が全体を１ａで示されている。検査装置１ａでは、ウエハに電子ビームを照射する熱電子放出型若しくはショットキー型の電子銃２１ａがステージ装置５ａの真上に配置されている。電子銃からでた一次電子ビームＢ１は四重極子レンズ等静電レンズ２２ａからなる一次光学系２ａを介してビームの形状を整えられながら、ウエハ表面に照射される。一次電子ビームはＸ方向とＹ方向にスキャンされながらオーバーレイマークに照射される。
前の実施例と同様に、ウエハは公知の構造、機能を有するステージ装置５のウエハ保持台５１の上に、例えば真空チャック等の公知の手段により取り外し可能に固定されるようになっている。このウエハ保持台５１は直交２軸方向すなわちＸ−Ｙ方向の少なくとも一方向に連続的又はステップアンドリピート式に動くことができるように構成されている。防振台の防振構造は非接触型軸受けから構成されても良い。  電子ビームが照射されたウエハ表面からは照射された電子ビームのエネルギーに応じて二次電子Ｂ２が発生する。この二次電子は近傍の電極によって所定の運動エネルギーまで加速され、図示しない二次光学系を介して検出器４１ａに導かれる。 この時ウエハ表面は電子ビームの照射により帯電し二次電子Ｂ２が設計された所定の運動エネルギーまで加速されない場合がある。この場合像が得られないか、像がぼけてしまう。そこで、前記実施例と同様に、予め電子ビームの照射によるウエハ表面の帯電量を計算し、基板電圧又はリターディング電圧を計算された帯電量にあわせて変化させておく。これにより、電子ビームの照射による帯電量も含めて所定の運動エネルギーまで二次電子を加速することができる。検出器により検出された画像の処理は前記実施形態の場合と同じであるから、詳細な説明は省略する。
検査前のウエハＷをチャンバ１２内のステージ装置５ａに載せ、また検査後のウエハＷをステージ装置から取り出す動作は、前記の実施例の動作と同じであるから説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】オーバーレイマークの例を示す図であって、（Ａ）はドットからなるパターンで構成されるオーバーレイマークの例を示し、（Ｂ）はラインアンドスペースからなるパターンで構成されるオーバーレイマークの例を示し、（Ｃ）は孤立ラインからなるパターンで構成されるオーバーレイマークの例を示し、（Ｄ）は孤立ドットからなるパターンで構成されるオーバーレイマークの例を示す。
【図２】オーバーレイマークの組合せの例を示す図であって、（Ａ）はレイヤーがドットの集合のパターンで構成されたオーバーレイマークの組合せの例を示し、（Ｂ）はレイヤーがラインアンドスペース・パターン同士で構成されたオーバーレイマークの組合せの例を示し、（Ｃ）はレイヤーが孤立ドットのパターン同士で構成されたオーバーレイマークの組合せの例を示し、（Ｄ）はレイヤーが孤立ラインのパターン同士で構成されたオーバーレイマークの組合せの例を示す。
【図３】下層レイヤーがビアレイヤーで上層のレイヤーに配線が形成された場合に使用されるオーバーレイマークの組合せの例を示す図である。
【図４】下層レイヤーがビアレイヤーで上層のレイヤーに単独配線が形成された場合に使用されるオーバーレイマークの組合せの例を示す図である。
【図５】下層のレイヤーに単独配線が形成され上層のレイヤーに配線が形成された場合に使用するオーバーレイマークの組合せの例を示す図である。
【図６】下層のレイヤーに単独ビアが形成されたビアレイヤーで上層のレイヤーに配線が形成された場合に使用されるオーバーレイマークの組合せの例を示す図である。
【図７】下層のレイヤー単独ビアが形成されたビアレイヤーで上層のレイヤーに単独配線が形成された場合に使用されるオーバーレイマークの組合せの例を示す図である。
【図８】下層のレイヤーがビアレイヤーで上層のレイヤーに単独ビアが形成されビアレイヤーである場合に使用するオーバーレイマークの組合せの例を示す図である
【図９】試料面でのオーバーレイマークの配置例を示す図である。
【図１０】レンズの収差と孤立パターンとの関係を示す図である。
【図１１】レンズの収差と連続パターンとの関係を示す図である。
【図１２】レンズ収差調査用マークの分布の一例を示す図である。
【図１３】オーバーレイ検査装置の第１の実施例の概要を示す図である。
【図１４】オーバーレイ検査装置の第２の実施例の概要を示す図である。
【図１５】オーバーレイ検査装置の第３の実施例の概要を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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